I många industrilokaler är det både vanligt och praktiskt att ha kontors- enheter, hytter eller kontrollrum som direkt gränsar till produktionsloka- len. För att inte störas av buller från produktionslokalen kan man behö- va ljudisolera dessa. För att uppnå en god ljudisolering är det viktigt att beakta det som beskrivs i följande avsnitt:
122 L J U D I S O L E R I N G
Figur 27. Planskiss över hytt med ljudsluss
Tabell 13. Ungefärliga reduktionstal för vägg med fönsterpartier
Vägg med: Ger ljudisolering (dB)
4 mm enkelglas R´w= 30
3 mm glas, 50 mm luft, 3 mm glas R´w = 30-35 4 mm glas, 100 mm luft, 4 mm glas R´w = 40 4 mm glas, 120 mm luft, 4 mm glas;
karmabsorbent min. 50 mm tjock R´w = 44 8 mm glas, 160 mm luft, 4 mm glas R´w = 44
hytt ljud-
Dörrpassage
Tidigare avsnitt har visat att öppningar, eller delar av vägg med väsentligt sämre reduktionstal, avsevärt försämrar ljudisoleringen hos den färdiga väggkonstruktionen. Om det ställs höga krav på ljudisolering och det sam- tidigt finns behov av att ofta använda dörrpassagen, så bör man montera en ljudsluss med dubbla dörrar eller en bra dörr med lång ljudabsorberan- de sluss. Annars är risken mycket stor för att bli störd varje gång dörren öppnas. Dörrar väljs utifrån det totalkrav som gäller för skiljekonstruktio- nen. Taket i slussen bör förses med absorbenter. För enklare fall och när en sluss av olika skäl inte är önskvärd, bör en – med hänsyn till resulterande reduktionstal – lämplig ljudklassad dörr användas. Dörren placeras då på den sida av hytten eller kontorsenheten där det bullrar minst.
Fönster
Om det ställs höga krav på ljudisolering bör stora fönsterytor undvikas. För mindre ytor kan ljudklassade fönster väljas utifrån kravet på väggen. För större fönsterytor kan man välja glaspartier utifrån data i tabell 13.
123 L J U D I S O L E R I N G
Diagram 27. Reduktionstal som funktion av frekvensen för en betongvägg och en gipsvägg med samma vägda reduktionstal R´W
0 10 20 30 40 50 60 70 4000 2000 1000 500 250 125 63
Väggar och bjälklag
God luftljudsisolering kan man uppnå med såväl tung skiljekonstruktion som lätt. Vid särskilda krav på god ljudisolering vid låga frekvenser bör man välja en tung skiljekonstruktion. Reduktionstalen kan variera mycket inom ett och samma frekvensband beroende på konstruktionstyp trots att det vägda reduktionstalet, R´w, är detsamma. Detta åskådliggörs i diagram 27. I diagrammet är R´w-värdet 53 dB för båda väggtyper.
Ofta måste man också ta hänsyn till praktiska synpunkter såsom krav på mekanisk hållfasthet hos konstruktionen. Dessutom bör hela den invändiga takytan i hytten kompletteras med ett absorberande undertak. Man bör välja absorbenter med goda absorptionsegenskaper, klass A eller B (SS-EN ISO 11654). För vissa verksamheter måste man också tänka på att välja absorbenter som är lätta att hålla rena.
Stomljudsisolering
För att undvika stomljudsutbredning mellan industridel och kontorsdel, del av kontor eller manöverhytt etc. kan dessa delar behöva ”frikopplas” från stommen genom exempelvis en flytande golvkonstruktion och med hjälp av elastiska fogar, se även avsnittet ”Stomljudsminskande insatser i byggnad”, sidan 131. En typisk flytande golv konstruktion kan vara upp- byggd enligt principskissen nedan:
Princip för flytande golvkonstruktion
Övergolv och mineralullsskikt dimensioneras med hänsyn till domineran- de störfrekvenser. För många maskinuppställningar och vid lågfrekventa vibrationer är dock denna lösning tveksam. Det är då ofta nödvändigt att de vibrerande maskinerna/vibrationskällorna förses med korrekt dimen- sionerade vibrationsisolatorer som eventuellt kan behöva placeras på sär- skilda fundament, se även kapitlet ”Vibrationsisolering”, sidan 127.
124 L J U D I S O L E R I N G
betong övergolv mineralull eller liknande betong bottenbjälklag
Ventilation
Ventilationsöppningar och kanaler bör normalt förses med ljudfällor.
Övrigt
Öppningar för exempelvis rör och kablar bör utformas som absorbent- klädda kanaler med minsta möjliga öppna area. Kanallängden bör vara minst 30 centimeter. Efter installation tätas öppningarna så väl som möj- ligt med mineralull.
125 L J U D I S O L E R I N G
Figur 28. Figuren visar ett utförande för ett kontrollrum eller liknande som kan ge 35–40 dB(A) minskning av ljudnivån. Lägg märke till att det nor- malt också fordras vibrationsisolering och att resultatet blir bättre med ljud- absorberande tak. 2X19 mm spånskivor 100 mm mineralull 19 mm spånskiva 19 mm hårdpressad mineralullsskiva Laminerat glas (6mm glas-dämp- folie-6 mm glas) alt. Emmaboda ljudruta 1/2-stens- tegel A
Vibrationsdämpare (detalj). Antal och gum- mihårdhet väljes m.h.t. belastning. A
Snitt A ∼ A
100
150 ∼
Det finns monteringsfärdiga element och hytter att tillgå på marknaden. Vid jämförelse mellan olika typer av hytter bör man vara uppmärksam på att isoleringsdata inte alltid är jämförbara på grund av olika mät- och redovisningsmetoder. Omsorgsfull montering är viktig för de monte- ringsfärdiga elementen, främst därför att det lätt uppstår springor i ele- mentskarvarna.
Figur 28 visar ett exempel på kontrollrum där man ställer höga krav på ljudisolering.
Referenser
Rasmussen, B.: Implementation of the new ISO 717 building acoustic rating methods in
Europe. NKB Committee and Work Reports 1996:04 E.
Åkerlöf, L.: Ljudguiden.
SS-EN ISO 717-1 Akustik – Värdering av ljudisolering i byggnader och hos byggdelar,
del 1: Luftljudsisolering.
SS-EN ISO 717-2 Akustik – Värdering av ljudisolering i byggnader och hos byggdelar,
del 2: Stegljudsnivå.
SS-EN ISO 11654 Akustik – Byggakustik – Ljudabsorbenter – Värdering av mätresultat
och klassindelning.
SS 02 52 67 (utgåva 2) Byggakustik – Ljudklassning av utrymmen i byggnader – Bostäder
(bilaga A – Vägledning för val av ljudisolerade dörrar och fönster).
SS 02 52 68 Byggakustik – Ljudklassning av utrymmen i byggnader – Vårdlokaler, under-
visningslokaler, dag- och fritidshem, kontor och hotell.
SS-EN 685 Golvmaterial – Klassificering.
Vibrationsisolering
Allmänt
Maskiner och andra vibrerande föremål som används i byggnader, fordon och farkoster som innehåller ljudkänsliga utrymmen måste oftast vibra- tionsisoleras. Vibrationsisoleringen består av fjädrande element – vibra- tionsisolatorer – som sätts in mellan vibrationskällan och underlaget. Fjädrarna kan bära upp föremålet, samtidigt som de påtvingade dyna- miska vibrationskrafterna som överförs till underlaget reduceras betydligt. Ett svängande system kan vid lägre frekvenser betraktas som beståen- de av den vibrerande källans stela massa, isolatorernas (fjädrarnas) styvhe- ter och underlagets dynamiska styvhet. Detta system måste ha egenfre- kvenser som är väsentligt lägre än frekvenserna hos de starka vibrations- komponenter som alstras av maskinen och som ska hindras att passera genom isolatorerna. En effektiv vibrationsisolering förutsätter således låga egenfrekvenser hos den elastiska uppställningen av vibrationskällan. Egenfrekvenserna får inte bli alltför låga, eftersom detta kan resultera i en alldeles för mjuk uppställning och stora förskjutningar hos maskinen för pålagda statiska krafter, drivmoment eller stötlaster. Även vibrations- amplituderna hos maskinen blir normalt större än för ett styvare monta- ge, hur mycket avgörs av storleken hos maskinens massa.
Generellt gäller att en stel massa uppställd på fjädrar har sex så kalla- de rörelsefrihetsgrader och därmed också sex egenfrekvenser. Dessa mot- svarar rätlinjig rörelse respektive rotationer i tre mot varandra vinkelräta riktningar (x, y, z, ϕx, ϕy, ϕz). Om man känner maskinens massa och trög- hetsmomentkomponenter och isolatorernas styvheter i tre riktningar samt placeringen av dem, kan man beräkna de sex egenfrekvenserna för upp- ställningen med vedertagna metoder. I många fall är det helt nödvändigt att
127 V I B R AT I O N S I S O L E R I N G
man beräknar och dimensionerar samtliga sex egenfrekvenser för att und- vika att få ytterligare lågfrekventa vibrationsproblem med isoleringen. Detta gäller speciellt vid isolering mot lätta och relativt veka underlags- strukturer, till exempel arbetsfordon, fartyg och dylikt.
Om frekvensen hos någon av källans väsentliga vibrationskomponen- ter skulle sammanfalla med en av uppställningens egenfrekvenser, får vi resonanssvängningar, vilka ofta medför mycket kraftiga vibrationer hos både källan och underlaget.
Om några av källans störfrekvenser är lägre än uppställningsfrekven- serna, överförs dessa vibrationer genom fjädersystemet med en viss för- stärkning. För de av källans väsentliga vibrationsfrekvenser som är betyd- ligt högre än uppställningens egenfrekvenser får vi en önskvärd, ofta starkt reducerad överföring av vibrationerna. Det innebär att ju lägre egenfrekvenser, desto bättre vibrationsisolering.
För en del fall kan det vara tillräckligt att, mycket förenklat, betrakta en rörelseriktning i taget för att bestämma några av uppställningens egenfre- kvenser. För bjälklag och betongplattor i byggnader är dessutom den verti- kala rörelseriktningen oftast mest avgörande för de vibrationer som över- förs. Egenfrekvenser för vertikal rätlinjig rörelse behöver då bestämmas.
För maskiner som överför ett drivmoment till omgivningen behöver även egenfrekvensen för rotation kring motsvarande horisontella axel bestämmas. Den vertikala egenfrekvensen kan uppskattas direkt från den hoptryckning av isolatorerna som maskinens tyngd åstadkommer. (Se diagram 29 sidan 139.) För maskinuppställningens vertikala egenfrekvens gäller då följande samband:
(montage på stålfjädrar) [Formel 40a]
(montage på gummifjädrar) [Formel 40b] där
fvert= maskinuppställningens vertikala egenfrekvens i Hz.
dsrespektive dg= medelvärdet för den statiska hoptryckningen i mm hos stål- respektive gummiisolatorer (se figur 29).
f
d
Hz
vert g≈
20
[ ]
f
d
Hz
vert s≈
15
[ ]
128 V I B R AT I O N S I S O L E R I N GSkillnaden i den vertikala egenfrekvensen mellan montage på stålfjädrar respektive gummifjädrar beror på att gummifjäderns dynamiska styvhet normalt är cirka 1,5–2 gånger större än dess statiska styvhet, medan stål- fjäderns dynamiska och statiska styvhet är lika. Som vi ser av diagram 28, måste egenfrekvensen hos den förenklade isoleringsmodellen (en rikt- ning) vara minst 2–3 gånger lägre än vibrationskällans frekvens för att iso- leringen – det vill säga reduktionen av kraftamplituden mot underlaget – ska bli stor nog. Vidare framgår att isoleringen vid högre frekvenser kan bli något bättre om isolatorer med låg dämpning (små förluster) används, men samtidigt blir förstärkningen då betydligt större för frekvenser omkring egenfrekvensen och därunder.
Gummifjädrar har avsevärt högre inre förluster än stålfjädrar. De senare måste därför oftast kompletteras med yttre dämpanordningar (stötdämpare) om det finns risk för att systemet sätts i svängning vid egenfrekvensen, till exempel vid start och stopp av maskinen.
Denna mycket förenklade uppskattning av vertikal resonansfrekvens gäller endast om maskinfundamentet är tungt i förhållande till vibra- tionskällan och har tillräcklig styvhet. Om dessa villkor inte uppfylls blir egenfrekvensen högre och vibrationsisoleringen sämre. Vid vibrationsiso- lering av maskiner och apparater i fordon och farkoster samt på lätta och veka bjälklag, plattformar eller maskinstativ kan underlaget dessutom ha egenfrekvenser inom samma frekvensområde vilket i betydande grad
129 V I B R AT I O N S I S O L E R I N G Figur 29. Maskin uppställd på fjädrande element d = ihoptryckning av isolatorer d
komplicerar beräkningar och dimensionering av uppställningen. I det senare fallet kommer dessutom effektiviteten (insättningsdämpningen) hos isoleringen vid frekvenser över uppställningsegenfrekvenserna att påverkas starkt av vilket dynamiskt ”motstånd” (mekanisk impedans) den underliggande strukturen har vid infästningspunkterna. I samtliga dessa fall bör dimensionering av vibrationsisoleringen överlåtas till experter.
En annan metod för att hindra spridning av vibrationer till byggnad innebär att maskinen placeras på ett separat fundament utan förbindelse med omgivande golvbjälklag. Fundamentet kan exempelvis gjutas direkt mot underliggande berggrund. Metoden används företrädesvis för stora och mycket tunga maskiner.
130 V I B R AT I O N S I S O L E R I N G
Diagram 28. Förstärkning respektive reduktion av kraftamplituden mot underlaget vid uppställning på elastiskt montage som funktion av relativa frekvensen (förhållandet mellan maskinens driftsfrekvens och uppställningens egenfrekvens) f/fe Större förluster (gummifjäder) Mindre förluster (stålfjäder) ∆ L dB 0,5 c:a 10 dB